專利名稱：傷病員換乘轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于醫(yī)療機(jī)器人領(lǐng)域，具體涉及一種用于醫(yī)院傷病員在病床、手術(shù)床、檢查設(shè)備之間短距離換乘轉(zhuǎn)運(yùn)的機(jī)器人。
背景技術(shù)：
長(zhǎng)期以來(lái)，大規(guī)模突發(fā)事件造成的重傷病員，以及住院重病患者，特別是一些脊柱 骨折等特殊病人的換床是一個(gè)非常危險(xiǎn)、麻煩的過(guò)程。在國(guó)內(nèi)，傷病員的轉(zhuǎn)運(yùn)主要還是延用 傳統(tǒng)的方式，依靠醫(yī)護(hù)人員或家屬將患者抬、扶、抱在病床、擔(dān)架或輪椅車上，給醫(yī)護(hù)人員造 成很大的困難，大大降低了醫(yī)院人力資源的使用效率。研究表明，大量的護(hù)理人員不借助外 部工具從事傷病員的轉(zhuǎn)運(yùn)和移動(dòng)工作，會(huì)嚴(yán)重勞損腰部肌肉，產(chǎn)生永久的傷痛。另外，在人 工搬運(yùn)患者過(guò)程中，由于操作不慎或用力不均等原因，會(huì)引起患者的疼痛，尤其是剛手術(shù)完 的患者和危重患者的特殊檢查、挪動(dòng)、轉(zhuǎn)床、手術(shù)和麻醉前后的接送，很容易引起再損傷，直 接威脅患者的生命。20世紀(jì)末，國(guó)內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)相繼研究出輔助轉(zhuǎn)運(yùn)裝置和轉(zhuǎn)運(yùn)車，一種是通過(guò)預(yù)先 在患者身下放置好特制的床單或床墊，將轉(zhuǎn)運(yùn)裝置和床單或床墊固定好，實(shí)施轉(zhuǎn)運(yùn)，其過(guò)程 復(fù)雜，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。另一種是將滑動(dòng)床板或移動(dòng)擔(dān)架等轉(zhuǎn)運(yùn)裝置集成于醫(yī)用推車上，構(gòu)成轉(zhuǎn)運(yùn) 車，轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)構(gòu)可以相對(duì)車體水平移動(dòng)，但在轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中，需要移動(dòng)或傾斜患者的身體，不可 避免地給患者帶來(lái)疼痛。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種傷病員近距離搬運(yùn)裝 置，以解決傷病員在病床、手術(shù)臺(tái)、檢查設(shè)備之間換乘轉(zhuǎn)運(yùn)的問題，本實(shí)用新型的傷病員換 乘轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)器人，完全由電動(dòng)裝置執(zhí)行，只需一名護(hù)理人員操作控制盒即可完成，在整個(gè)傷病 員換乘和轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中，無(wú)需護(hù)理人員或家屬施加外力，實(shí)現(xiàn)傷病員在無(wú)需改變姿態(tài)的情況 下無(wú)痛換乘和任意方向的運(yùn)動(dòng)與定位轉(zhuǎn)運(yùn)，同時(shí)使用過(guò)程又符合手術(shù)室滅菌要求的換乘轉(zhuǎn) 運(yùn)機(jī)器人。為此，本實(shí)用新型采用如下的技術(shù)方案一種傷病員換乘轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)器人，包括車架12、安裝在車架12上的全向行走系統(tǒng)、換 乘手臂2、手臂支撐架4、水平移動(dòng)機(jī)構(gòu)、折疊舉升機(jī)構(gòu)、主控制器以及與主控制器之間能夠 進(jìn)行無(wú)線通訊的控制盒，其特征是，折疊舉升機(jī)構(gòu)位于車架12和手臂支撐架4之間，換乘手 臂2放置在手臂支撐架4上，并通過(guò)水平移動(dòng)機(jī)構(gòu)移動(dòng)；所述的換乘手臂包括兩個(gè)或兩個(gè)以 上結(jié)構(gòu)相同的子手臂22，每個(gè)子手臂22通過(guò)手臂連接桿41和手臂連接罩21連為一體，每 個(gè)子手臂22分為上下兩層，上循環(huán)帶35經(jīng)過(guò)手臂前端的導(dǎo)輥40、手臂前端上支撐板47、上 支撐板34、托棍36、滾筒30、調(diào)節(jié)棍29構(gòu)成循環(huán)，手臂前端上支撐板47固定于子手臂22前 端斜面上面，手臂前端下支撐板39固定于上循環(huán)帶35下面，手臂驅(qū)動(dòng)電機(jī)31固定于電機(jī) 支撐架32上受電機(jī)控制器44控制，手臂驅(qū)動(dòng)電機(jī)31和滾筒30上安裝有相互配合的齒輪45，上循環(huán)帶35由滾筒驅(qū)動(dòng)，下循環(huán)帶37經(jīng)過(guò)托棍36和下支撐板38構(gòu)成循環(huán)，其驅(qū)動(dòng)力來(lái)自所述的水平移動(dòng)機(jī)構(gòu)，上循環(huán)帶與下循環(huán)帶運(yùn)動(dòng)方向相反。作為優(yōu)選實(shí)施方式，本實(shí)用新型的傷病員換乘轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)器人，滾筒30與托棍36外表 面壓制橡膠層，導(dǎo)輥40由分段軸承支撐，調(diào)節(jié)棍29上安裝有預(yù)緊彈簧42 ；所述的水平移動(dòng)機(jī)構(gòu)包括固定于手臂支撐架4中部的水平驅(qū)動(dòng)電機(jī)19和螺旋絲 杠副，所述的螺旋絲杠副包括對(duì)稱布置于水平驅(qū)動(dòng)電機(jī)兩側(cè)并固定在手臂支撐架4上的逆 時(shí)針螺旋絲杠54和順時(shí)針螺旋絲杠50，逆時(shí)針螺旋絲杠螺母3和順時(shí)針螺旋絲杠螺母20 分別穿過(guò)絲杠螺母滑槽51連接于逆時(shí)針螺旋絲杠54和順時(shí)針螺旋絲杠50，水平驅(qū)動(dòng)電機(jī) 19通過(guò)鏈條27和鏈輪28在手臂支撐架4內(nèi)部與順時(shí)針螺旋絲杠50連接，在手臂支撐架4 外部與逆時(shí)針螺旋絲杠54連接；根據(jù)權(quán)利要求1所述的傷病員換乘轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)器人，其特征是所述的折疊舉升機(jī)構(gòu)， 包括移動(dòng)立桿14和固定立桿18，移動(dòng)立桿14和固定立桿18的兩端分別裝有關(guān)節(jié)軸承24， 固定立桿18的下端與車架相連，上端與固定在手臂支撐架4的固定橫桿52相連，移動(dòng)立桿 14下端連接于下移動(dòng)橫桿23，下移動(dòng)橫桿23的兩端分別通過(guò)直線軸承26連接于車架上， 移動(dòng)立桿14上端連接于上移動(dòng)橫桿11，上移動(dòng)橫桿11兩端通過(guò)梯形滾輪7置于梯形滑槽 6內(nèi)，升降電機(jī)5與升降絲杠55同軸安裝，升降絲杠螺母8安裝在螺母固定座9上，螺母固 定座9通過(guò)關(guān)節(jié)軸承24連接于上移動(dòng)橫桿11，滑塊10下端通過(guò)關(guān)節(jié)軸承24連接于上移動(dòng) 橫桿11，上端由滑架53支撐。根據(jù)權(quán)利要求1所述的傷病員換乘轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)器人，其特征是所述的全向行走系統(tǒng) 由四個(gè)mecanum輪13構(gòu)成，每個(gè)mecanum輪13各由一個(gè)減速電機(jī)19驅(qū)動(dòng)，所述mecanum 輪由輪輻和固定在外周的多個(gè)小滾子構(gòu)成，輪輻和小滾子之間的夾角為45°，每個(gè)輪子具 有三個(gè)自由度，一個(gè)是繞輪子軸心轉(zhuǎn)動(dòng)，第二個(gè)是繞小滾子軸心轉(zhuǎn)動(dòng)，第三個(gè)是繞輪子和地 面的接觸點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。輪子由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，其余兩個(gè)自由度自由運(yùn)動(dòng)；所述的控制盒集成了按鍵面板56、操縱桿58、復(fù)位開關(guān)59、電源指示燈60、報(bào)警指 示燈61、急停開關(guān)62、無(wú)線發(fā)射模塊及微處理器；所述的主控制器43通過(guò)無(wú)線通信接收控制盒的信號(hào)，主控制器43負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng) 狀態(tài)的監(jiān)測(cè)和位置傳感器46等信號(hào)的采集，通過(guò)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)判定傳輸數(shù)據(jù)是否有效，無(wú) 效則拒絕執(zhí)行操作指令，顯示故障，有效則將操作指令轉(zhuǎn)化成子控制器44的執(zhí)行命令，主 控制器43與手臂驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器44通過(guò)CAN總線進(jìn)行命令及信息的雙向傳輸。本實(shí)用新型采用的換乘手臂的上循環(huán)帶由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，獲得一個(gè)相對(duì)于換乘手臂的 速度V1,下循環(huán)帶無(wú)獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)，其動(dòng)力來(lái)自螺旋絲杠副的驅(qū)動(dòng)力，在下循環(huán)帶內(nèi)表面與下 面板形成內(nèi)摩擦力，下循環(huán)帶外表面與手臂支撐架或床面形成外摩擦力，減少換乘手臂插 入患者身體下時(shí)的阻力，同時(shí)也改變了接觸方式。換乘手臂的上循環(huán)帶水平運(yùn)動(dòng)速度V1與 螺旋絲杠副水平運(yùn)動(dòng)速度V2相同，方向相反，則換乘手臂插入患者身體下時(shí)，與患者接觸部 分的上循環(huán)帶相對(duì)患者靜止，不產(chǎn)生摩擦力。通過(guò)本實(shí)用新型的傷病員換乘轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)器人的換乘手臂，可以實(shí)現(xiàn)手術(shù)床、病床或 檢查設(shè)備之間對(duì)傷病員的機(jī)械搬運(yùn)，無(wú)需護(hù)理人員或家屬施加外力，整個(gè)傷病員換乘過(guò)程 中無(wú)需改變身體的姿態(tài)，避免給患者帶來(lái)痛苦和再損傷。行走機(jī)構(gòu)采用mecanum輪構(gòu)成的 全向行走系統(tǒng)，可以任意方向行走，適合在醫(yī)院狹窄的通道內(nèi)行走，可以實(shí)現(xiàn)微距定位，有利于與手術(shù)臺(tái)、檢查設(shè)備之間的無(wú)縫連接。本實(shí)用新型的傷病員換乘轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)器人，完全采用電氣化設(shè)計(jì)，軟件采用預(yù)置程序設(shè)計(jì)，操作簡(jiǎn)單方便。徹底將護(hù)理人員和家屬?gòu)姆敝氐膿Q乘轉(zhuǎn)運(yùn)工作中解放出來(lái)，為智能型 和自主工作型傷病員換床轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)器人的研制積累經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)儲(chǔ)備。

圖1傷病員換乘轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)器人爆炸視圖。圖2傷病員換乘轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)器人等軸測(cè)視圖。圖3高度及水平調(diào)節(jié)視圖。圖4子手臂剖視圖。圖5手臂裝配透視圖。圖6手臂支撐架剖視圖。圖7控制盒三維視圖。圖8傷病員換乘轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)器人電控框圖。圖1-圖7中1輸液架，2換乘手臂，3逆時(shí)針螺旋絲杠螺母，4手臂支撐架，5升降 電機(jī)，6梯形滑槽，7梯形滾輪，8升降絲杠螺母，9螺母固定座，10滑塊，11上移動(dòng)橫桿，12車 架，13mecanum輪，14移動(dòng)立桿，15移動(dòng)立桿套，16折疊桿連接桿，17固定立桿套，18固定立 桿，19水平驅(qū)動(dòng)電機(jī)，20順時(shí)針螺旋絲杠螺母，21手臂連接罩，22子手臂，23下移動(dòng)橫桿， 24關(guān)節(jié)軸承，25蓄電池，26直線軸承，27鏈條，28鏈輪，29調(diào)節(jié)棍，30滾筒，31手臂驅(qū)動(dòng)電 機(jī)，32電機(jī)支撐架，33手臂側(cè)板，34上支撐板，35上循環(huán)帶，36托棍，37下循環(huán)帶，38，下支 撐板，39手臂前端下支撐板，40導(dǎo)輥，41三手臂連接桿，42預(yù)緊彈簧，43主控制器，44電機(jī) 控制器，45齒輪，46位置傳感器，47手臂前端上支撐板，48支撐面板，49支撐桿，50順時(shí)針 螺旋絲杠，51絲杠螺母滑槽，52固定橫桿，53滑架，54逆時(shí)針螺旋絲杠，55升降絲杠，56按 鍵面板，57殼體，58操縱桿，59復(fù)位開關(guān)，60電源指示燈，61報(bào)警指示燈，62急停開關(guān)，63無(wú) 線通信窗口。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。由圖1-圖7可知，一種傷病員換乘轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)器人包括車架12、行走系統(tǒng)(圖1)、折 疊式升降機(jī)構(gòu)(14-18)、水平移動(dòng)機(jī)構(gòu)(圖3)、手臂支撐架(圖6)、換乘手臂(圖4、5)、輸 液架1。全向行走系統(tǒng)由四個(gè)mecanum輪13構(gòu)成，每一個(gè)mecanum輪13由一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)， 電機(jī)安裝于車架12安裝座上，車架12為整體開模，增加車體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，蓄電池25放置于 車架12底部，降低機(jī)器人重心，有利于機(jī)器人運(yùn)行的穩(wěn)定性。mecanum輪由輪輻和固定在 外周的許多小滾子構(gòu)成，輪輻和小滾子之間的夾角α通常為45°，每個(gè)輪子具有三個(gè)自由 度，一個(gè)是繞輪子軸心轉(zhuǎn)動(dòng)，第二個(gè)是繞小滾子軸心轉(zhuǎn)動(dòng)，第三個(gè)是繞輪子和地面的接觸點(diǎn) 轉(zhuǎn)動(dòng)。輪子由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，其余兩個(gè)自由度自由運(yùn)動(dòng)。通過(guò)四個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向和速度的合成， 實(shí)現(xiàn)機(jī)器人全方位的移動(dòng)，無(wú)回轉(zhuǎn)半徑，適合在醫(yī)院狹窄的過(guò)道內(nèi)移動(dòng)，到達(dá)目標(biāo)位置后， 通過(guò)旋轉(zhuǎn)或橫移等動(dòng)作讓機(jī)器人與目標(biāo)對(duì)接。[0028]折疊式升降機(jī)構(gòu)由移動(dòng)立桿14、移動(dòng)立桿套15、固定立桿18、固定立桿套17、折疊桿連接桿16、升降電機(jī)5、升降絲杠55、升降絲杠螺母8、螺母固定座9、梯形滑槽6、梯形滾 輪7、滑塊10、上移動(dòng)橫桿11、下移動(dòng)橫桿23、固定橫桿52、關(guān)節(jié)軸承24、直線軸承26組成。 移動(dòng)立桿14插入移動(dòng)立桿套15內(nèi)，固定立桿18插入固定立桿套17內(nèi)，增加立桿的結(jié)構(gòu)強(qiáng) 度，移動(dòng)立桿套15和固定立桿套17通過(guò)折疊桿連接桿16連接。移動(dòng)立桿14和固定立桿 18兩端裝有關(guān)節(jié)軸承24，固定立桿18連接于車架和固定橫桿52上，移動(dòng)立桿14下端連接 于下移動(dòng)橫桿23，下移動(dòng)橫桿23兩端裝有直線軸承26，連接于車架上，移動(dòng)立桿14上端連 接于上移動(dòng)橫桿11，上移動(dòng)橫桿11兩端裝有梯形滾輪7，連接于梯形滑槽6內(nèi)，升降電機(jī)5 與升降絲杠55同軸安裝，升降絲杠螺母8安裝在螺母固定座9上，螺母固定座9通過(guò)關(guān)節(jié) 軸承24連接于上移動(dòng)橫桿11，滑塊10下端通過(guò)關(guān)節(jié)軸承24連接于上移動(dòng)橫桿11，上端由 滑架53支撐。通過(guò)調(diào)節(jié)折疊式升降機(jī)構(gòu)的高度實(shí)現(xiàn)手臂與床面的完全對(duì)接，升降電機(jī)5運(yùn) 行帶動(dòng)升降絲杠55旋轉(zhuǎn)，升降絲杠螺母8水平運(yùn)動(dòng)，與之相連的上移動(dòng)橫桿11在滑槽內(nèi)水 平運(yùn)動(dòng)，滑塊10沿滑架53水平運(yùn)動(dòng)，同時(shí)帶動(dòng)下移動(dòng)橫桿23反方向運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)手臂垂直距 離的調(diào)節(jié)?；瑝K10主要給上移動(dòng)橫桿11中間支撐，防止其跨度大而變形，從而影響升降絲 杠副55、8工作性能。換乘手臂2由手臂連接罩21、子手臂22、手臂驅(qū)動(dòng)電機(jī)31、電機(jī)支撐架32、手臂側(cè) 板33、上支撐板34、上循環(huán)帶35、托棍36、下循環(huán)帶37、下支撐板38、手臂前端下支撐板39、 導(dǎo)輥40、三手臂連接桿41、預(yù)緊彈簧42、電機(jī)控制器44、齒輪45、位置傳感器46、手臂前端 上支撐板47、支撐面板48組成。整個(gè)換乘手臂分成三個(gè)子手臂22，通過(guò)三手臂連接桿41 和手臂連接罩21連接成為一個(gè)整體。輸液架1安裝于手臂連接罩21外面上端，主控制器 43、手臂驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器44和電機(jī)支撐架32安裝于手臂連接罩21里面上端，手臂驅(qū)動(dòng)電 機(jī)31安裝于電機(jī)支撐架32上。手臂前端上支撐板47安裝于子手臂22前端斜面上面，手 臂前端下支撐板39安裝于上循環(huán)帶35下面，主要作用是防止手臂前端的上循環(huán)帶35與床 面接觸，減少上循環(huán)帶35運(yùn)行阻力，避免床單等物體被卷入子手臂22內(nèi)。本實(shí)施例的換乘 手臂分為三個(gè)獨(dú)立的子手臂，也可以設(shè)計(jì)成兩個(gè)或四個(gè)或更多的獨(dú)立子手臂。每個(gè)子手臂22分為上下兩層，每層裝有循環(huán)帶35、37，上循環(huán)帶35經(jīng)過(guò)手臂前端 導(dǎo)輥40、手臂前端上支撐板47、上支撐板34、托棍36、滾筒30、調(diào)節(jié)棍29構(gòu)成循環(huán)，調(diào)節(jié)棍 29上安裝有預(yù)緊彈簧42，主要調(diào)節(jié)上循環(huán)帶35的預(yù)緊力，為了使插入效果好，導(dǎo)輥40必須 做的細(xì)小，但跨度大會(huì)使其變形，故采用分段軸承支撐。下循環(huán)帶37經(jīng)過(guò)托棍36和下支撐 板38構(gòu)成循環(huán)。手臂驅(qū)動(dòng)電機(jī)31和滾筒30上安裝有齒輪45。上循環(huán)帶35由滾筒驅(qū)動(dòng)， 下循環(huán)帶37無(wú)驅(qū)動(dòng)。下循環(huán)帶37無(wú)獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)，其動(dòng)力來(lái)自螺旋絲杠副3、50、20、54的驅(qū)動(dòng)力，在下循 環(huán)帶37內(nèi)表面與下面板形成內(nèi)摩擦力，下循環(huán)帶37外表面與手臂支撐架4或床面形成外 摩擦力，主要是減少換乘手臂2插入傷病員身體下時(shí)的阻力，同時(shí)也改變了接觸方式。上循環(huán)帶35由手臂驅(qū)動(dòng)電機(jī)31驅(qū)動(dòng)，獲得一個(gè)相對(duì)于換乘手臂2的速度V1,螺旋 絲杠副3、50、20、54水平運(yùn)動(dòng)速度為V2，當(dāng)V1和V2運(yùn)動(dòng)方向相反，速度相同時(shí)，與患者接觸 部分的上循環(huán)帶相對(duì)患者靜止，不產(chǎn)生摩擦力。水平驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括水平驅(qū)動(dòng)電機(jī)19、順時(shí)針螺旋絲杠50、逆時(shí)針螺旋絲杠54、逆 時(shí)針螺旋絲杠螺母3、順時(shí)針螺旋絲杠螺母20、鏈條27和鏈輪28等。逆時(shí)針螺旋絲杠螺母3和順時(shí)針螺旋絲杠螺母20對(duì)稱安裝于手臂連接罩21后側(cè)面上，穿過(guò)絲杠螺母滑槽51連接于逆時(shí)針螺旋絲杠54和順時(shí)針螺旋絲杠50，逆時(shí)針螺旋絲杠54和順時(shí)針螺旋絲杠50對(duì) 稱安裝于手臂支撐架4上，水平驅(qū)動(dòng)電機(jī)19安裝于手臂支撐架4中部，通過(guò)鏈條27和鏈輪 28在手臂支撐架4內(nèi)部與順時(shí)針螺旋絲杠50連接，在手臂支撐架4外部與逆時(shí)針螺旋絲杠 54連接，此種安裝方式主要是考慮到手臂支撐架4的結(jié)構(gòu)，充分利用可利用的空間，減小結(jié) 構(gòu)尺寸。換乘手臂2有以下幾種工作狀態(tài)①傷病員在病床上，手臂鏟入人體身下；②手臂 在傷病員身下，將傷病員移動(dòng)到機(jī)器人上；③傷病員在機(jī)器人上，手臂將其送到病床上；④ 手臂在傷病員身下，手臂回到機(jī)器人上。第一種工作狀態(tài)時(shí)，水平驅(qū)動(dòng)電機(jī)19順時(shí)針旋轉(zhuǎn)， 通過(guò)鏈條27和鏈輪28驅(qū)動(dòng)逆時(shí)針螺旋絲杠54和順時(shí)針螺旋絲杠50旋轉(zhuǎn)，由于逆時(shí)針螺 旋絲杠54和順時(shí)針螺旋絲杠50對(duì)稱布置在水平驅(qū)動(dòng)電機(jī)19兩側(cè)，則與之相連的逆時(shí)針螺 旋絲杠螺母3和順時(shí)針螺旋絲杠螺母20的運(yùn)動(dòng)方向是一致的，朝著手臂運(yùn)動(dòng)的前方，推動(dòng) 著換乘手臂2前進(jìn)，下循環(huán)帶37與手臂支撐架4、床面之間形成外摩擦力，下循環(huán)帶37與托 棍36、下支撐板38形成內(nèi)摩擦力，當(dāng)外摩擦力大于內(nèi)摩擦力時(shí)，下循環(huán)帶37滾動(dòng)運(yùn)行；內(nèi) 摩擦力大于外摩擦力時(shí)，下循環(huán)帶37滑動(dòng)運(yùn)行，此種設(shè)計(jì)的目的是減少手臂插入傷病員身 下時(shí)的摩擦阻力。同時(shí)，手臂驅(qū)動(dòng)電機(jī)31順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，通過(guò)齒輪45驅(qū)動(dòng)滾筒30旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng) 與之緊密接觸的上循環(huán)帶35逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，上循環(huán)帶35此時(shí)產(chǎn)生的水平運(yùn)動(dòng)速度與螺旋絲 杠螺母3、20水平前進(jìn)速度大小相同，方向相反，則上循環(huán)帶35與人體接觸部分相對(duì)于病床 的速度為零，即不產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)摩擦力，避免了換乘手臂2插入傷病員身下時(shí)引起疼痛；第二種 工作狀態(tài)時(shí)，水平驅(qū)動(dòng)電機(jī)19逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)換乘手臂2往機(jī)器人方向運(yùn)動(dòng)，同時(shí)手臂驅(qū) 動(dòng)電機(jī)31保持靜止；第三種工作狀態(tài)時(shí)，水平驅(qū)動(dòng)電機(jī)19順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)換乘手臂2往 病床方向運(yùn)動(dòng)，同時(shí)手臂驅(qū)動(dòng)電機(jī)31保持靜止；第四種工作狀態(tài)時(shí)，水平驅(qū)動(dòng)電機(jī)19逆時(shí) 針旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)換乘手臂2往機(jī)器人方向運(yùn)動(dòng)，同時(shí)手臂驅(qū)動(dòng)電機(jī)31逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，上循環(huán)帶35 此時(shí)產(chǎn)生的水平運(yùn)動(dòng)速度與螺旋絲杠螺母3、20水平前進(jìn)速度大小相同，方向相反，保證上 循環(huán)帶35與人體接觸部分相對(duì)于病床的速度為零，使得換乘手臂2抽離傷病員身下時(shí)不產(chǎn) 生運(yùn)動(dòng)摩擦力。換乘手臂2的設(shè)計(jì)主要是實(shí)現(xiàn)傷病員在無(wú)需改變身體姿態(tài)的情況下無(wú)痛轉(zhuǎn) 運(yùn)。位置傳感器46為限制換乘手臂2水平運(yùn)行和垂直升降的距離，防止換乘手臂2過(guò)運(yùn)動(dòng) 損傷傷病員的身體?？刂坪?圖7)主要由按鍵面板56、殼體57、操縱桿58、復(fù)位開關(guān)59、電源指示燈 60、報(bào)警指示燈61、急停開關(guān)62、無(wú)線通信窗口 63組成。無(wú)線通信窗口 63在控制盒前端蓋 上；操縱桿58負(fù)責(zé)全向行走系統(tǒng)的控制；按鍵面板56負(fù)責(zé)換乘手臂2的運(yùn)行、車體的升降 及維護(hù)；急停開關(guān)62為緊急情況下的急停開關(guān)；復(fù)位開關(guān)59為復(fù)位鍵；電源指示燈60亮 為正常工作；報(bào)警指示燈61亮為系統(tǒng)故障。傷病員換乘轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)器人電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)如圖8所示，控制盒(圖7)和機(jī)器人的通信 采用無(wú)線通信，遙控操縱距離可達(dá)1000m，控制盒獲得操作指令，通過(guò)無(wú)線通信傳輸給主控 制器43。主控制器43負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)狀態(tài)的監(jiān)測(cè)和位置傳感器46等信號(hào)的采集，通過(guò)系統(tǒng) 運(yùn)行狀態(tài)判定傳輸數(shù)據(jù)是否有效，無(wú)效則拒絕執(zhí)行操作指令，有效則將操作指令轉(zhuǎn)化成手 臂驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器44的執(zhí)行命令，通過(guò)CAN總線將命令傳輸給電機(jī)控制器44，同時(shí)主控制 器43也通過(guò)CAN總線獲得子控制器44的信息和運(yùn)行狀態(tài)。
權(quán)利要求一種傷病員換乘轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)器人，包括車架(12)、安裝在車架(12)上的全向行走系統(tǒng)、換乘手臂(2)、手臂支撐架(4)、水平移動(dòng)機(jī)構(gòu)、折疊舉升機(jī)構(gòu)、主控制器以及與主控制器之間能夠進(jìn)行無(wú)線通訊的控制盒，其特征是，折疊舉升機(jī)構(gòu)位于車架(12)和手臂支撐架(4)之間，換乘手臂(2)放置在手臂支撐架(4)上，并通過(guò)水平移動(dòng)機(jī)構(gòu)移動(dòng)；所述的換乘手臂包括兩個(gè)或兩個(gè)以上結(jié)構(gòu)相同的子手臂(22)，每個(gè)子手臂(22)通過(guò)手臂連接桿(41)和手臂連接罩(21)連為一體，每個(gè)子手臂(22)分為上下兩層，上循環(huán)帶(35)經(jīng)過(guò)手臂前端的導(dǎo)輥(40)、手臂前端上支撐板(47)、上支撐板(34)、托棍(36)、滾筒(30)、調(diào)節(jié)棍(29)構(gòu)成循環(huán)，手臂前端上支撐板(47)固定于子手臂(22)前端斜面上面，手臂前端下支撐板(39)固定于上循環(huán)帶(35)下面，手臂驅(qū)動(dòng)電機(jī)(31)固定于電機(jī)支撐架(32)上受電機(jī)控制器(44)控制，手臂驅(qū)動(dòng)電機(jī)(31)和滾筒(30)上安裝有相互配合的齒輪(45)，上循環(huán)帶(35)由滾筒驅(qū)動(dòng)，下循環(huán)帶(37)經(jīng)過(guò)托棍(36)和下支撐板(38)構(gòu)成循環(huán)，其驅(qū)動(dòng)力來(lái)自所述的水平移動(dòng)機(jī)構(gòu)，上循環(huán)帶與下循環(huán)帶運(yùn)動(dòng)方向相反。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傷病員換乘轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)器人，其特征是滾筒(30)與托棍(36)外 表面壓制橡膠層，導(dǎo)輥(40)由分段軸承支撐，調(diào)節(jié)棍(29)上安裝有預(yù)緊彈簧(42)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傷病員換乘轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)器人，其特征是所述的水平移動(dòng)機(jī)構(gòu)包 括固定于手臂支撐架(4)中部的水平驅(qū)動(dòng)電機(jī)(19)和螺旋絲杠副，所述的螺旋絲杠副包括 對(duì)稱布置于水平驅(qū)動(dòng)電機(jī)兩側(cè)并固定在手臂支撐架(4)上的逆時(shí)針螺旋絲杠(54)和順時(shí) 針螺旋絲杠(50)，逆時(shí)針螺旋絲杠螺母(3)和順時(shí)針螺旋絲杠螺母(20)分別穿過(guò)絲杠螺母 滑槽(51)連接于逆時(shí)針螺旋絲杠(54)和順時(shí)針螺旋絲杠(50)，水平驅(qū)動(dòng)電機(jī)(19)通過(guò) 鏈條(27)和鏈輪(28)在手臂支撐架(4)內(nèi)部與順時(shí)針螺旋絲杠(50)連接，在手臂支撐架 (4)外部與逆時(shí)針螺旋絲杠(54)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傷病員換乘轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)器人，其特征是所述的折疊舉升機(jī)構(gòu)，包 括移動(dòng)立桿(14)和固定立桿(18)，移動(dòng)立桿(14)和固定立桿(18)的兩端分別裝有關(guān)節(jié)軸 承(24)，固定立桿(18)的下端與車架相連，上端與固定在手臂支撐架(4)的固定橫桿(52) 相連，移動(dòng)立桿(14)下端連接于下移動(dòng)橫桿(23)，下移動(dòng)橫桿(23)的兩端分別通過(guò)直線 軸承(26)連接于車架上，移動(dòng)立桿(14)上端連接于上移動(dòng)橫桿(11)，上移動(dòng)橫桿(11)兩 端通過(guò)梯形滾輪(7)置于梯形滑槽(6)內(nèi)，升降電機(jī)(5)與升降絲杠(55)同軸安裝，升降 絲杠螺母(8)安裝在螺母固定座(9)上，螺母固定座(9)通過(guò)關(guān)節(jié)軸承(24)連接于上移動(dòng) 橫桿(11)，滑塊(10)下端通過(guò)關(guān)節(jié)軸承(24)連接于上移動(dòng)橫桿(11)，上端由滑架(53)支 撐。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傷病員換乘轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)器人，其特征是所述的全向行走系統(tǒng) 由四個(gè)mecanum輪(13)構(gòu)成，每個(gè)mecanum輪(13)各由一個(gè)減速電機(jī)(19)驅(qū)動(dòng)，所述 mecanum輪由輪輻和固定在外周的多個(gè)小滾子構(gòu)成，輪輻和小滾子之間的夾角為45°，每 個(gè)輪子具有三個(gè)自由度，一個(gè)是繞輪子軸心轉(zhuǎn)動(dòng)，第二個(gè)是繞小滾子軸心轉(zhuǎn)動(dòng)，第三個(gè)是繞 輪子和地面的接觸點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，輪子由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，其余兩個(gè)自由度自由運(yùn)動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傷病員換乘轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)器人，其特征是所述的控制盒集成了按 鍵面板(56)、操縱桿(58)、復(fù)位開關(guān)(59)、電源指示燈(60)、報(bào)警指示燈(61)、急停開關(guān) (62)、無(wú)線發(fā)射模塊及微處理器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傷病員換乘轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)器人，其特征是所述的主控制器(43)通過(guò)無(wú)線通信接收控制盒的信號(hào)，主控制器(43)負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)狀態(tài)的監(jiān)測(cè)和位置傳感器(46)等信號(hào)的采集，通過(guò)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)判定傳輸數(shù)據(jù)是否有效，無(wú)效則拒絕執(zhí)行操作指令， 顯示故障，有效則將操作指令轉(zhuǎn)化成子控制器(44)的執(zhí)行命令，主控制器(43)與手臂驅(qū)動(dòng) 電機(jī)控制器(44)通過(guò)CAN總線進(jìn)行命令及信息的雙向傳輸。
專利摘要本實(shí)用新型屬于醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種傷病員換乘轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)器人，包括車架12、安裝在車架12上的全向行走系統(tǒng)、換乘手臂2、手臂支撐架4、水平移動(dòng)機(jī)構(gòu)、折疊舉升機(jī)構(gòu)、主控制器以及與主控制器之間能夠進(jìn)行無(wú)線通訊的控制盒，折疊舉升機(jī)構(gòu)位于車架12和手臂支撐架4之間，換乘手臂2放置在手臂支撐架4上，并通過(guò)水平移動(dòng)機(jī)構(gòu)移動(dòng)；所述的換乘手臂包括兩個(gè)或兩個(gè)以上結(jié)構(gòu)相同的子手臂22。本實(shí)用新型可以實(shí)現(xiàn)手術(shù)床、病床或檢查設(shè)備之間對(duì)傷病員的機(jī)械搬運(yùn)，無(wú)需護(hù)理人員或家屬施加外力，整個(gè)傷病員換乘過(guò)程中無(wú)需改變身體的姿態(tài)，避免給患者帶來(lái)痛苦和再損傷。
文檔編號(hào)A61G7/14GK201558247SQ20092009873
公開日2010年8月25日 申請(qǐng)日期2009年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月15日
發(fā)明者侍才洪, 關(guān)靜, 寧波, 康少華, 張西正, 李志宏, 李瑞欣, 武繼民, 郭勇, 黃姝杰 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院衛(wèi)生裝備研究所